Borofen

Borofen, borun kristal bir atomik tek tabakasıdır, yani borun iki boyutlu bir allotropudur ve bor levhası olarak da bilinir. İlk olarak 1990'ların ortalarında teorik olarak tahmin edilen farklı borofen yapıları 2015'te deneysel olarak doğrulandı.

Özellikler
Atomik incelikte, kristal ve metalik çeşitli borofenler, ultra yüksek vakum koşulları altında temiz metal yüzeyler üzerinde deneysel olarak sentezlendi.

Borofenler düzlem içi esneklik ve ideal güç sergiler. Bazı konfigürasyonlarda grafenden daha güçlü ve esnek olabilir. Bor nanotüpleri ayrıca bilinen diğer karbon ve karbon olmayan nanoyapılardan daha yüksek bir 2B Young modülü ile grafenden daha serttir. Borofenin metalik elektronik yapılara sahip olduğu tahmin edildi ve bor çoğu elementten daha hafif olduğundan, borofenin deneysel olarak gerçekleştirilebilen en hafif 2B metal olması beklenir. Çoğu 2B malzemede olduğu gibi, borofenin anizotropik özelliklere sahip olması bekleniyor. Mekanik özellikler açısından, v1/6 (kesir içi boş altıgen yoğunluğunu belirtir) borofenin teorik olarak 210 N/m'ye kadar bir düzlem içi modülüne sahip olduğu tahmin edilmektedir (Poisson oranı 0.17'ye kadar). Ayrıca, v1/5 ila 1/9 arasında değiştiği için modülün nispeten faza değişmez olduğu tahmin edilmektedir. Düz Ag(111) substratları için beklendiği gibi düz, düzlemsel borofen tabakaları olarak büyümek yerine, borofen, yüzeyi yeniden yapılandırılmış Ag(111) substratından kaynaklanan çıkıntılı sıraları yakından takip eden dalgalı bir konfigürasyon alır. ve bor nanotüplerin olasılığını öngören Aufbau ilkesinin keşfine yol açtı.

İlave çalışmalar, uzatılmış, üçgen borofenin (Şekil 1(c)) metalik olduğunu ve düzlemsel olmayan, buruşmuş bir geometri benimsediğini göstermiştir. Kararlı bir B80 bor fullerenin tahmini ile başlayan komputerize hesaplama çalışmaları, petek yapılı ve kısmen doldurulmuş altıgen deliklere sahip uzatılmış borofen levhaların kararlı olduğunu öne sürdü. Bu borofen yapılarının metalik olduğu tahmin edildi. γ levha olarak adlandırılan (β12 borofen veya υ1/6 levha) Şekil 1(a)'da gösterilmektedir. Daha sonra yapısını gösterdiler (bkz. Şekil 2); bu altı katlı simetriye ve mükemmel bir altıgen boşluğa sahip olan ve uzatılmış iki boyutlu bor levhaları için potansiyel bir temel olarak hizmet edebilen en küçük bor kümesidir.

Silisenin sentezinden sonra, birden fazla grup, borofenin potansiyel olarak bir metal yüzey desteği ile gerçekleştirilebileceğini tahmin etti. Özellikle, borofenin kafes yapısının, metal yüzeye bağlı olduğu ve bağımsız durumda bundan bir kopukluk sergilediği gösterildi.

2015 yılında iki araştırma ekibi, ultra yüksek vakum koşulları altında gümüş (111) yüzeyler üzerinde farklı borofen fazlarını sentezlemeyi başardı. Malzemelerin üzerinde yaratılan borofenlerin uyumlu bir alt tabakaya aktarılması ayrı bir zorluktur.

Sentez
Moleküler ışın epitaksisi, yüksek kaliteli borofenin büyümesi için ana yaklaşımdır. Borun yüksek erime noktası ve orta sıcaklıklarda borofenlerin büyümesi, borofenlerin sentezi için önemli bir zorluk teşkil etmiştir. Saf bir bor kaynağı olarak diboran (B2H6) pirolizini kullanan bir grup araştırmacı, ilk kez kimyasal buhar biriktirme (CVD) yoluyla atomik kalınlıkta borofen levhaların büyüdüğünü bildirdi. CVD-borofen katmanları, ortalama 4.2 Å kalınlık, χ3 kristal yapı ve metalik iletkenlik gösterir. Hidrojenasyon, ortam maruziyetinden sonra oksidasyon oranlarını ikiden fazla büyüklük sırasına göre azaltır.

Çok katmanlı borofen
İstiflenmiş iki ve üç katmanlı borofen tabakalarının oluşumunu destekleyen deneysel kanıtlar ilk olarak CVD ile büyütülmüş borofen tabakalarında gözlendi.

Kaynakça